3.2. Задача №2. Зубчатые зацепления

Изучение условных изображений зубчатых колес и элементов зубчатых зацеплений по ГОСТ 2.402–68. Ознакомление с параметрами зубчатого зацепления и расчетами зубчатого венца. Ознакомление с правилами выполнения рабочих чертежей зубчатых колес по ГОСТ 2.403–68. Ознакомление с неподвижными разъемными соединениями вала и зубчатого колеса. Приобретение навыков в выполнении чертежа зубчатого колеса со шпоночным пазом у зубчатого зацепления.

Основные определения зубчатых зацеплений

В зубчатой передаче движение передаётся с помощью зацепления пары зубчатых колёс, меньшее из которых называется шестерней, большее – колесом. Термин «зубчатое колесо» относится как к шестерне, так и к колесу. Параметры шестерни принято обозначать с индексом 1, параметры колеса – с индексом 2.

По конструктивному исполнению зубчатые передачи могут быть открытыми и закрытыми. В отличие, от открытых, закрытые передачи заключены в общий корпус, объединяющий все опорные части и используемый в качестве масляной ванны для смазки и охлаждения передачи. Понижающая (передача, в которой шестерня является ведущим звеном) закрытая зубчатая передача, представляющая собой самостоятельный монтажный узел, называется редуктором. Такая же повышающая ( передача, в которой шестерня является ведомым зве6ном) передача называется – мультипликатором. Закрытая передача, позволяющая ступенчатое изменение передаточного числа ( отношение числа зубьев колеса z₂ к числу зубьев шестерни z₁, называется передаточным числом u. т.е. u=z₂/z₁), называется коробкой скоростей.

Зубчатые передачи подразделяют в зависимости от:

расположения геометрических осей валов с зубчатыми колёсами на цилиндрические (при параллельных осях), конические (при пересекающихся осях) и винтовые ( при скрещивающихся осях); реечную передачу рассматривают как частный случай цилиндрической зубчатой передачи с колесом диаметр которого равен бесконечности ;

расположение зубьев на ободе колеса на прямозубые, косозубые, шевронные, и с круговыми зубьями;

формы профиля зуба – эвольвентные, циклоедальные, и с зацеплением Новикова;

числа ступеней передачи - одно- и многоступенчатые;

характер движения валов – рядовые и планетарные.

Преимущественное применение имеют прямозубые цилиндрические и конические передачи с эвольвентными зубьями.

Делительная окружность- окружность, принадлежащая отдельно взятому колесу, на которой шаг t и угол зацепления  колеса соответственно равны теоретическому шагу и углу зацепления режущего инструмента.

Окружность выступов - окружность, проходящая через вершины зубьев.

Окружность впадин – окружность, проходящая через основания зубьев.

Шаг зацепления – расстояние между одноименными точками двух смежных зубьев, измеренное по начальной окружности и равное отношению длины начальной окружности к числу зубьев: t= d / z.

Толщина зуба s – длина дуги окружности между двумя разноимёнными профилями одного зуба, измеренная по начальной окружности.

Модуль зацепления m – часть диаметра делительной окружности, приходящейся на один зуб: m=t / =d / z. Модуль является основной характеристикой размеров зубьев и измеряется в мм.

Угол зацепления  - угол между линией центров и перпендикуляром к линии зацепления

Высота зуба или глубина впадин h – радиальное расстояние между окружностью выступов и окружностью впадин. складывается из высоты головки зуба h_a =m и высоты ножки зуба h_f = 1.25m, т.е h= 2,25m.

Диметр начальной окружности d= mz

Диметр окружности выступов d_a= d + h_a = m(z+2)

Диметр окружности впадин d_f =d- 2h_f = m(z-2.5)

Передаточное число зубчатой передачи u – отношение числа зубьев колеса z₂ к числу зубьев шестерни z₁, u=z₂/z₁

Шпонки

Шпонкой называется деталь, устанавливаемая в пазах соединяемых деталей для предотвращения их относительного перемещения при передаче крутящего момента. Преимущественно применяются при соединении валов со ступицами вращающихся деталей (рис 10.47), а так же применяются для устранения проворачивания на валах шкивов, шестерён, муфт, рычагов.

Стандартами предусмотрено изготовление призматических , клиновых и сегментных шпонок.

Призматические шпонки – применяются для неподвижного или подвижного соединения деталей. Стандарт [10.45] (рис. 10.48) устанавливает размеры и предельные отклонения призматических шпонок и соответствующих им шпоночных пазов на валах и втулках .

Для подвижных соединений рекомендуется использовать призматические шпонки увеличенной длины с отверстиями для закрепления на валу (рис. 10.49). Стандарт [10.9] нормирует размеры направляющих шпонок и пазов под них для валов диаметром от 22 до 200 мм.

Стандарт [10.42] (рис. 10.47,б; рис. 10.50) распространяется на шпоночные соединения клиновыми шпонками с головками и без головки.

Клиновые шпонки – применяются для неподвижного соединения и выполняются в виде клина с уклоном ( 1: 100) с обязательным выходом шпоночного паза на торцевала (рис. 10.47,б).

Стандарт [10.43] устанавливает размеры и предельные отклонения размеров сегментных шпонок и соответствующих им шпоночных пазов на валах и втулках (рис. 10.51).

Сегментные шпонки – применяются для напряжённого неподвижного соединения . Предельные отклонения ширины паза вала и втулки зависят от назначения шпоночного соединения.

В качестве шпонок допускается использовать стандартные цилиндрические штифты

( рис. 10.52), устанавливаемые с торца в отверстиях соединяемых деталей.

Призматические шпонки разделяются на обыкновенные и направляющие, последние крепятся на валу винтами.

Торцы призматических и клиновых шпонок могут быть скругленными или плоскими. Размеры сечений шпонок и пазов выбираются в зависимости от диаметра вала. На чертеже нужно проставлять один размер в зависимости от принятой базы обработки и измерения: D+t₁ - для втулки и D-t или t – для вала .

В условных обозначениях призматических и клиновых шпонок указывают номер исполнения (кроме 1),размеры поперечного сечения b* h, длину l и номер стандарта. Для сегментных шпонок длина в обозначении не указывается.

Примеры условных обозначений

Призматическая шпонка исполнения 1( со скруглёнными торцами) с размерами b=10мм, h=7мм, l= 28мм:

Шпонка 10*7*28 ГОСТ 23360-78.

То же, исполнения 2 (с плоскими торцами):

Шпонка 2 – 10*7*28 ГОСТ 23360-78.

Клиновая шпонка исполнения 1 с размерами b=8мм, h=7мм, l= 40мм:

Шпонка 8*7*40 ГОСТ 24068-80.

Сегментная шпонка исполнения 2 с размерами b* h= 5*5,2мм:

Шпонка 2 – 5*5,2 ГОСТ 24071-80.

Рис 10 47 Соединение шпонкой

а – призматической, б – клиновой, в – сегментной

Рис 10 48. Призматические шпонки

Рис. 10.49. Шпоночное соединение увеличенной длины

Рис. 10.50. Клиновые шпонки

Рис. 10.51. Сегментные шпонки	Рис. 10.52. Соединение со штифтом в качестве шпонки в подвижном соединении